初始化期间针对安全检查的指针的 const 正确性

Question

考虑一个分配一块要使用的内存块的类：

typedef unsigned char byte;

class ByteBuffer
{
   byte* const m_begin; // const pointer, non-const data
   byte* const m_end;   // const pointer, non-const data
   byte* m_pData;       // a non-const pointer, e.g. write-head

public:
   ByteBuffer(size_t byteBufferSize)
   :  m_begin(new byte[byteBufferSize],
      m_end(m_begin + byteBufferSize),
      m_pData(m_begin)
   {}

   ~ByteBuffer() { delete[] m_begin; }
};

如果我想维护代码，最好确保 m_begin 和 m_end 是 const 以确保任何关于容器大小的数学运算都是正确的（并且其他人进来赢了'不会意外更新边缘。但缺点是我无法再在构造函数的初始化列表之外的任何地方初始化数据。

std::bad_alloc 可能很罕见，但我不相信像上面那样调用new[] 是个好主意。所以我的问题是：我们将如何处理希望在类中管理指向内存的 const 指针？

我希望构造函数做类似的事情：

: m_begin(nullptr), m_end(nullptr), m_pData(nullptr)
{
     // initialize here
     // if initialization is successful, set const & non-const ptrs
}

我是不是想多了？将m_begin 设为const unique_ptr 是否会以某种方式消除所有初始化问题？

Answer 1

上面的代码基本上是正确的写法。但是，您可以考虑改用std::vector，因为您不必显式管理内存。

如果事实上，std::vector 已经定义了 begin() 和 end()（将在您的代码中替换 m_pData）并且您实际上不需要替换 m_end，因为您自己不管理内存。

等价物是begin() + capacity()，但由于元素在end 之后没有初始化，所以无论如何你都不应该访问它们（从语言的角度来看可能是未定义的行为）。

否则可能会进行一些小的改进，例如：

• 避免使用 m_ 作为成员变量名。没多大用处。
• 避免使用 p 前缀作为指向数据的指针。
• 在初始化列表中，将逗号放在一行的开头（就像您对 : 所做的那样），而不是放在前一行的末尾。这样做后，可以更轻松地添加、删除、移动或注释掉项目。

• 如果您不希望您的对象可移动或可复制，最好明确指定它：

  public:
      ByteBuffer(const ByteBuffer &) = delete;
      ByteBuffer(ByteBuffer &&) = delete;
      ByteBuffer &operator=(const ByteBuffer &) = delete;
      ByteBuffer &operator=(ByteBuffer &&) = delete;
  

或者，您也可以使用std::unique_ptr，这样您就不必自己释放内存了。当您的类需要进行多次分配或在构造函数中分配后可能引发异常时，这可能很有用。

最好的解决方案真的取决于你想用你的ByteBuffer 类做什么，或者即使你真的需要这样一个类（因为你可以直接使用std::vector 或者做一个简单的别名，比如：

using ByteBuffer = std::vector<unsigned char>;

事实上，如果您将auto 用于循环和迭代器，byte typedef 甚至可能没有那么有用。

谈到const，我通常建议使用它来防止不希望的更改。但是，有时您需要在销毁有些复杂的类期间将这些指针重置为nullptr，例如可能会发生一些相互破坏。

因此，通过拥有尊重 SRP（单一职责原则）的简单类，您基本上可以避免此类问题。